Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Стек TCPIP

.pdf
Скачиваний:
33
Добавлен:
02.05.2014
Размер:
802.36 Кб
Скачать

29

Стек TCP/IP

За основу этой главы был взят перевод соответствующей главы книги

World of Protocols, © RADCOM Ltd., 1999. Перевод впоследствии был расширен и дополнен с использованием материалов из различных RFC

Агентство DARPA (Defense Advance Research Projects Agency) разработало протоколы TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) для объединения в сеть компьютеров различных подразделений министерства обороны США. Международная распределенная сеть Internet использует стек протоколов TCP/IP для объединения компьютерных ресурсов всей планеты. Достаточно часто эти протоколы используются также в частных и коммерческих сетях. Стек TCP/IP включает следующие протоколы:

IP/IPv6 - Internet Protocol.

TCP - Transmission Control Protocol.

UDP - User Datagram Protocol.

Канальный уровень

ARP/RARP - Address Resolution Protocol/Reverse Address.

Протоколы туннелирования

ATMP - Ascend Tunnel Management Protocol.

L2F - Layer 2 Forwarding Protocol.

BiLiM Systems Ltd., 2000. http://www.bilim.com

486 ! Стек TCP/IP

L2TP - Layer 2 Tunneling Protocol.

PPTP - Point-to-Point Tunneling Protocol.

Сетевой уровень

DHCP/ DHCPv6 - Dynamic Host Configuration Protocol.

DVMRP - Distance Vector Multicast Routing Protocol.

ICMP/ICMPv6 - Internet Control Message Protocol.

IGMP - Internet Group Management Protocol.

MARS - Multicast Address Resolution Server.

PIM - Protocol Independent Mulyicast.

RIP - Routing Information Protocol.

RIP2 - Routing Information Protocol II.

RIPng for IPv6.

RSVP - Resource ReSerVation setup Protocol.

Безопасность

AH - Authentication Header.

ESP - Encapsulating Security Payload.

Маршрутизация

BGP-4 - Border Gateway Protocol.

EGP - Exterior Gateway Protocol.

EIGRP - Enhanced Interior Gateway Routing Protocol.

GRE - Generic Routing Encapsulation.

HSRP - Cisco Hot Standby Router Protocol.

IGRP - Interior Gateway Routing.

NARP - NBMA Address Resolution Protocol

NHRP - Next Hop Resolution Protocol.

OSPF - Open Shortest Path First.

Транспортный уровень

Mobile IP.

Van Jacobson - compressed TCP.

XOT - X.25 over TCP.

VoIP

MGCP - Media Gateway Control Protocol.

SGCP - Simple Gateway Control Protocol.

Сеансовый уровень

DNS - Domain Name Service.

NetBIOS/IP.

Прикладной уровень

FTP - File Transfer Protocol.

Finger User Information Protocol.

TFTP - Trivial File Transfer Protocol.

Gopher - Internet Gopher Protocol.

BiLiM Systems Ltd., 2000. http://www.bilim.com

IP " 487

HTTP - Hypertext Transfer Protocol.

S-HTTP - Secure Hypertext Transfer Protocol.

IMAP4 - Internet Message Access Protocol rev 4.

IPDC - IP Device Control.

ISAKMP - Internet Message Access Protocol version 4rev1.

NTP - Network Time Protocol.

POP3 - Post Office Protocol version 3.

Radius.

RLOGIN - Remote Login.

RTSP - Real-time Streaming Protocol.

SMTP - Simple Mail Transfer Protocol.

SNMP - Simple Network Management Protocol.

TACACS+ - Terminal Access Controller Access Control System.

TELNET.

X-Window.

Положение протоколов стека TCP/IP в модели OSI показано на рисунке.

BiLiM Systems Ltd., 2000. http://www.bilim.com

488 !

Стек TCP/IP

 

 

 

 

Прикладной

 

CMOT, SNMP

TFTP,

HTTP-S,

RTSP

 

FTP, Telnet, SMTP, POP3

NTP

SSH,

 

 

 

 

 

 

 

TACACS+, TACACS

 

RADIUS,

 

X-Windows

HTTP

 

ISAKMP

 

 

 

 

RLOGIN, RSHELL,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IMAP4

GDP

PRINT, REXEC, RWHO

 

 

 

Представления

 

 

 

 

Сеансовый

 

 

 

 

 

NetBIOS-SSN

DNS

DSMCC (MPEG)

NetBIOS-NS

LDAP

 

Транспортный

XOT

NetBIOS-DGM

 

 

X.25

ISODE

 

TPKT

 

TPKT

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DVMRP

TCP

UDP

 

XTP

 

 

 

 

Сетевой

 

 

PIM

 

DHCP

BOOTP

ICMP

 

RSVP

IGMP

 

BGP, RIP, GRE, E-IGRP,

 

 

NHRP, GGP, HSRP, EGP,

 

 

IP

 

 

IGRP, OSPF, NARP

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ESP AH

 

 

 

TDP MPLS

 

 

 

 

 

RSRB

ARP, RARP, IARP, SLARP

 

CSLIP,

Канальный

 

L2F, PPTP,

 

 

 

SLIP

 

Трейлеры

 

STUN-SDLC

L2TP, ATMP

 

Физический

 

 

 

 

 

 

 

 

Стек TCP/IP в эталонной модели OSI

 

BiLiM Systems Ltd., 2000. http://www.bilim.com

IP " 489

IP

RFC 791 http://www.cis.ohio-state.edu/htbin/rfc/rfc791.html

RFC 1853 http://www.cis.ohio-state.edu/htbin/rfc/rfc1853.html

IP (Internet Protocol) представляет собой протокол уровня маршрутизируемых дейтаграмм в стеке TCP/IP. Все другие протоколы стека TCP/IP (кроме ARP и RARP) используют протокол IP для маршрутизации кадров между хостами. Заголовок кадров IP содержит маршрутную и управляющую информацию, связанную с доставкой дейтаграмм.

Структура заголовков IP показана на рисунке.

 

4

 

 

8

16

 

 

 

32

 

 

Версия

 

 

IHL

 

 

Тип сервиса

 

 

 

 

 

Общий размер

 

 

 

 

 

Идентификация

 

 

Флаги

 

 

Смещение фрагмента

 

 

Время жизни

 

 

Протокол

 

 

Контрольная сумма заголовка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Адрес отправителя

Адрес получателя

Опции и заполнение

Данные

Структура заголовка IP.

Версия

Поле версии определяет формат заголовка Internet.

IHL

Internet Header Length - размер заголовка Internet указывает размер заголовка в 32-битовых словах, задавая смещение данных от начала пакета. Минимальный размер заголовка составляет 5 слов (160 битов).

Тип сервиса

Показывает желаемый уровень качества обслуживания. Сети могут обеспечивать различный уровень преимуществ при доставке, играющий важную роль при условиях высокой загрузки сети. Поддерживаются также три опции качества обслуживания - малая задержка, высокая надежность и высокая пропускная способность.

Биты 0 - 2 - преимущественная доставка

111сетевое управление

BiLiM Systems Ltd., 2000. http://www.bilim.com

490 ! Стек TCP/IP

110 межсетевое управление

101 CRITIC/ECP

100 Flash override

011 Flash

010 немедленная доставка

001 приоритетная доставка

000 Routine (нормальный режим)

Бит 3 - задержка

0 Нормальная

1Малая

Бит 4 - пропускная способность

0 Нормальная

1Высокая

Бит 5 - надежность доставки

0 Нормальная

1Высокая

Биты 6 - 7 - зарезервированы для использования в будущем

Общий размер

Размер дейтаграммы в байтах с учетом заголовка и данных. Размер поля позволяет использовать дейтаграммы длиной до 65535 байтов, хотя такой размер нежелателен для многих сетей и хостов. Все хосты должны быть готовы к приему дейтаграмм размером до 576 байтов, независимо от того как они доставляются - целиком или фрагментами. Рекомендуется передавать дейтаграммы, размер которых превышает 576 байтов только в тех случаях, когда адресат готов принять такие дейтаграммы.

Идентификация

Значение идентификатора, которое отправитель задает для обеспечения корректного порядка сборки фрагментов дейтаграммы на приемной стороне.

Флаги

Трехбитовое поле флагов управления:

Бит 0 - зарезервирован и должен иметь нулевое значение

Бит 1 - возможность фрагментирования

0Можно фрагментировать

BiLiM Systems Ltd., 2000. http://www.bilim.com

IP " 491

1Не фрагментировать

Бит 2 - наличие дополнительных фрагментов

0 Последний фрагмент

1Есть последующие фрагменты

Смещение фрагмента

13-битовое значение, задающее смещение фрагмента от начала целой дейтаграммы. Смещение фрагмента измеряется в 8-байтовых (64 бита) словах. Первый фрагмент имеет нулевое смещение.

Время жизни

Показывает максимальное время существования дейтаграммы в сети Internet. При нулевом значении этого поля дейтаграмма должна быть уничтожена. Время жизни дейтаграмм измеряется в секундах. Однако, поскольку каждый модуль, работающий с дейтаграммой, должен уменьшать значение поля TTL (time-to-life) по крайней мере на 1 (даже в тех случаях, когда обработка дейтаграммы занимает меньше секунды), значение этого поля должно быть не меньше желаемого времени жизни дейтаграммы. Дейтаграммы с истекшим в процессе доставки временем жизни не попадают к получателю.

Протокол

Указывает протокол следующего уровня, содержащийся в поле данных дейтаграммы IP.

Контрольная сумма заголовка

Контрольная сумма, рассчитанная с учетом только полей заголовка дейтаграммы. Поскольку некоторые поля заголовка (например, время жизни) могут меняться в процессе доставки, значение контрольной суммы заново вычисляется и проверяется в каждой точке обработки заголовков.

Адрес отправителя/ получателя

32-битовые значения адресов отправителя и получателя дейтаграммы. Следует четко различать имена, адреса и маршруты. Имя показывает название объекта, адрес говорит о его местоположении в сети, а маршрут - показывает путь к объекту. Протокол IP имеет дело преимущественно с адресами. Связь между адресами и именами реализуется протоколами вышележащих уровней. Модуль Internet отображает адреса IP на локальные сетевые адреса. Связь локальных сетевых адресов с маршрутами обеспечивается протоколами нижележащих уровней.

Опции

Это поле содержит необязательные опции дейтаграммы. Используемые опции должны быть реализованы во всех модулях IP (хосты и шлюзы). В некоторых опции безопасности являются обязательными для всех дейтаграмм.

BiLiM Systems Ltd., 2000. http://www.bilim.com

492 ! Стек TCP/IP

Поле опций имеет переменную длину и может содержать различное число опций. Существуют два формата опций:

Однооктетные опции

Многооктетные опции, содержащие поля типа опции (1 октет), ее размера (1 октет) и собственно опций.

Поле длины опции учитывает все субполя опции - тип, размер и сами опции.

Октет типа опции имеет три поля:

1 бит - флаг копирования показывает, что должна ли данная опция копироваться во все фрагменты дейтаграммы:

0 опция копируется

1опция не копируется.

2 бита - класс опции:

0 управление

1зарезервировано

2отладка и измерение

3зарезервировано

5 битов - номер опции

Данные

Данные IP или протоколов вышележащих уровней.

BiLiM Systems Ltd., 2000. http://www.bilim.com

IPv6 " 493

IPv6

RFC 1883 http://www.cis.ohio-state.edu/htbin/rfc/rfc1883.html

RFC 1826 http://www.cis.ohio-state.edu/htbin/rfc/rfc1826.html

RFC 1827 1995-12 http://www.cis.ohio-state.edu/htbin/rfc/rfc1827.html

IPv6 представляет собой обновленную версию протокола Internet, разработанную на основе IPv4. Оба протокола (IPv6 и IPv4) различаются на уровне среды. Например, пакеты IPv6 передаются через сеть Ethernet с использованием идентификатора типа 86DD вместо 0800 для IPv4.

IPv6 расширяет адресное пространство IP за счет использования 128битовых адресов вместо принятых в IPv4 32-битовых. Такое расширение позволяет также увеличить число уровней сетевой иерархии, упростить процессы автоматической настройки адресов и во много раз увеличить число хостов в сети. В дополнение к этому вводится масштабируемость групповых (multicast) адресов и определяется новый тип адреса anycast (кому-нибудь) для передачи пакетов любому узлу из группы.

Расширенная поддержка опций - опции IPv6 помещаются в отдельный заголовок, располагающийся между заголовком IPv6 и заголовком транспортного уровня. Изменения в способе представления опций заголовка IP делают рассылку пакетов более эффективной, снижают уровень ограничений на размер опций, а также обеспечивают дополнительную гибкость при введении новых опций в будущем. В число расширений заголовка опций входят: Hop-by-Hop, Routing (Type 1), Fragment, Destination Option, Authentication, Encapsulation Payload.

Возможность маркирования потоков добавлена для того, чтобы помечать пакеты, требующие специальной обработки (например, нестандартных условий QoS или обработки в реальном масштабе времени).

Структура заголовков IPv6 показана на рисунке.

 

4

8

 

 

 

16

 

 

 

32

 

 

Версия

 

 

Приор.

 

 

 

 

 

 

Метка потока

 

 

 

 

 

 

Размер содержимого

 

 

 

След. заголовок

 

 

Число интерв.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Адрес отправителя

(128 байтов)

Адрес получателя

(128 байтов)

Структура заголовка IPv6.

BiLiM Systems Ltd., 2000. http://www.bilim.com

494 ! Стек TCP/IP

Версия

Номер версии протокола Internet (6).

Приоритет

Это поле позволяет отправителю указать желаемый уровень приоритета доставки пакета. Значения уровней приоритета делятся на две группы - с контролем насыщения, обеспечиваемым отправителем, и без контроля насыщения.

Метка потока

Метки используются отправителем для пакетов, которым требуются специальные условия обработки в маршрутизаторах IPv6. Для уникальной идентификации потока используется комбинация адреса отправителя и ненулевого значения метки потока.

Размер содержимого

Размер поля содержимого пакета (в октетах).

Следующий заголовок

Указывает тип заголовка, следующего непосредственно после заголовка IPv6.

Число интервалов

8-битовое целое число, уменьшаемое на 1 каждым узлом, который пересылает пакет. При обнулении этого поля пакет отбрасывается.

Адрес отправителя

128-битовый адрес отправителя пакета.

Адрес получателя

128-битовый адрес получателя пакета.

BiLiM Systems Ltd., 2000. http://www.bilim.com